На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1Наука

Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

Полина Лосева

Сорок лет назад британские биоэтики постановили: не стоит выращивать человеческие эмбрионы in vitro дольше 14 дней. Эмбриологи тогда спорить не стали — ни у кого и так не получалось продержать зародыш в лаборатории дольше недели. С тех пор техники культивирования изменились, и вот уже целых пять исследовательских групп одновременно подошли к границе 14 дня вплотную. Правда, неясно, нарушили они установившееся правило или нет — и как это правило теперь вообще применять.

Двухслойный стандарт

Через две недели после оплодотворения человеческий зародыш все еще сложно увидеть невооруженным глазом — он размером в десятую часть миллиметра. Но еще сложнее разглядеть в нем будущего человека. Бóльшую часть бугорка, прикрепившегося к матке, занимают внезародышевые ткани — то есть структуры, которые обеспечивают существование человека внутри матери и не имеют никакого отношения к его жизни после появления на свет.

Больше всего места занимает трофобласт — самый внешний из внезародышевых слоев. Рыхлое скопление клеток, которое врастает в стенку матки и образует там «детскую» часть плаценты. Внутри трофобласта — полость хориона, крупный пузырь с жидкостью. Дальше — два пузыря поменьше, амнион (в ходе развития он разрастется в самую крупную из зародышевых оболочек) и желточный мешок (он со временем станет частью кишечника). Между ними зажат, собственно, зародыш — два слоя клеток. В нем еще нет ни органов, ни тканей, ни даже осей тела. Можно распознать только верх и низ (будущие спина и живот): верхний гипобласт помогает строить амнион, нижний эпибласт врастает в желточный мешок.

3310c7a71428bb738386fa0004d9ebda.png
Так выглядит эмбрион по прошествии первых двух недель развития. Зародыш — два слоя в центре: фиолетовый эпибласт и синий гипобласт. Все остальное — вспомогательные ткани: над двухслойным диском — амнион, под ним — желточный мешок, вокруг них, с оранжевой стенкой — полость хориона, а снаружи, обозначенный синим и голубым — трофобласт. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

В начале третьей недели развития в эпибласте должно возникнуть углубление — первичная полоска. Она тянется вдоль всего эмбриона и позволяет увидеть, где будут голова и хвост, а также правая и левая стороны. Через углубление первичной полоски клетки мигрируют между слоями, образуя третий слой зародыша (это называют гаструляцией). После этого можно считать, что прообраз человека готов. У него уже есть три оси тела и три слоя, из которых можно это тело собрать. Из верхнего слоя получится кожа и нервная система, из нижнего — кишечник и внутренние органы, а из среднего произойдут мышцы и скелет.

d751d9a7ac4faa44647d31c2168e08de.png
Схема гаструляции на поперечном срезе. Из эпибласта (синий) в пространство над гипобластом (зеленый) выселяются клетки (красный), образуя промежуточный слой тела. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

Зародыш на этой стадии не может разделиться на двух полноценных близнецов, в лучшем случае получатся сиамские. Исходя из этого и некоторых других соображений, в 1984 году британская Комиссия по исследованию человеческого оплодотворения и эмбриологии предложила останавливать все эксперименты с человеческими зародышами на 14 день развития или на стадии первичной полоски (этому посвящен наш материал «14 дней спустя»).

Это правило соблюдается и сейчас: где-то оно вошло в законодательство, где-то осталось на уровне рекомендации от научного сообщества. Правда, в 2021 году ученые признали, что однажды из этого правила придется сделать исключения — чтобы исследовать этапы развития человека, которые невозможно пронаблюдать на реальных эмбрионах. Но до сих пор никто на это не решился. Более того, до недавнего времени никто не мог вырастить даже двухнедельный эмбрион.

На шаг ближе

Это тем удивительнее, что сам по себе зародыш до гаструляции устроен предельно просто: всего два слоя клеток и никакой, казалось бы, сложной топологии. Причем на мышиных зародышах, у которых ранние стадии развития устроены примерно так же, эмбриологи продвинулись куда дальше — и дорастили их до стадии, на которой появляются предшественники нервной системы и бьется аналог сердца (у человека это происходит к концу третьей недели эмбриогенеза).

С людьми оказалось сложнее — по двум причинам. Первая состоит в том, что ученые пытаются обойтись без половых клеток (поскольку, в отличие от сперматозоидов, яйцеклетки добывать довольно сложно, а выращивать искусственные мы пока не умеем). А значит, нужно научиться собирать эмбрионы из стволовых клеток — и проверить, что они развиваются, как настоящие.

Такие эмбрионы уже несколько лет как существуют (о них читайте в материале «Здравствуй, гхола!»). Но растить их дольше недели сложно, потому что — и здесь возникает вторая причина неудач — зародыш должен имплантироваться в стенку матки. А искусственную матку до сих пор тоже никто не придумал. То есть нужно каким-то образом имитировать весь набор сигналов, которые эмбрион мог бы получать от матери, — механические, химические и клеточные — или научиться обходиться без них.

Теперь сразу пять групп ученых показали, как это могло бы работать. Китайские ученые из группы Ли Тяньцина (Tianqing Li) из Куньминского университета науки и технологий взяли эмбриональные стволовые клетки (это культура клеток из эмбриона на стадии нескольких дней развития), разделили на две группы и обработали первую одними сигнальными веществами, чтобы клетки остались «наивными», а вторую — другими, чтобы клетки превратились в аналог трофобласта. Затем все клетки смешали, и они образовали трехмерные шарики. Ли и коллеги назвали их Е-ассемблоидами (где Е обозначает «эмбрионоподобные»).

8a248fbebdfe9f2ebf5db4519f22149c.jpg
Е-ассемблоиды. Сверху: ассемблоиды с двумя полостями. ACLS — подобие амниона, YSLS — аналог желточного мешка. Снизу: схема ассемблоидов и типы клеток, которые Ли и коллеги обнаружили в них на восьмой день в культуре: AME — стенка амниона, EPILC — аналог эпибласта, AVE — передняя часть гипобласта, PSLC — аналог клеток первичной полоски, PGLC — аналог предшественников половых клеток. Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023 Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Стремечко назвали идеальной костью для палеогеномного исследования Стремечко назвали идеальной костью для палеогеномного исследования

Почему при анализе древней ДНК нужно отдавать предпочтение стремечку

N+1
«Кто-то где-то»: драмеди о том, как женщина ищет смысл жизни посреди ничего «Кто-то где-то»: драмеди о том, как женщина ищет смысл жизни посреди ничего

«Кто-то где-то» настолько хороший сериал, что его не стоит пропускать

Forbes
Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек

Ученые проанализировали многочисленные человеческие кости из пещеры Эль-Мирадор

N+1
Ледяное молчание: как Ледяное молчание: как

Почему вдовствующая королева Нур невзлюбила свою невестку Ранию?

VOICE
Кетчуп и зубная щетка: неожиданные вещи, которые изобрели китайцы Кетчуп и зубная щетка: неожиданные вещи, которые изобрели китайцы

На самом деле китайцы изобрели множество привычных нам вещей

ТехИнсайдер
Пример для саудитов: как Китай попытался стать футбольной сверхдержавой, но не смог Пример для саудитов: как Китай попытался стать футбольной сверхдержавой, но не смог

Чем поучителен пример китайского футбольного бума

Forbes
Дмитрий Лысенков Дмитрий Лысенков

Дмитрий Лысенков — хит сезона! Самый харизматичный актер страны

Собака.ru
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Люди с высокими и низкими когнитивными способностями скопили меньше долгов Люди с высокими и низкими когнитивными способностями скопили меньше долгов

Долги и когнитивные способности людей связаны нелинейно

N+1
Внутри астероида Итокава найдена обычная соль — и эта находка уникальна Внутри астероида Итокава найдена обычная соль — и эта находка уникальна

Почему ученых так взволновал самый заурядный хлорид натрия?

ТехИнсайдер
6 книг, действие которых разворачивается в маленьких городах 6 книг, действие которых разворачивается в маленьких городах

Книги о жизни героев, которые живут в провинции

СНОБ
Twisted собрал свой первый Suzuki Jimny, с модным кожаным салоном и турбонаддувом Twisted собрал свой первый Suzuki Jimny, с модным кожаным салоном и турбонаддувом

Крошечный спартанский внедорожник, получивший премиальное обновление

4x4 Club
Из-за этого у меня отняли ребенка: три жуткие реальные истории об алкоголизме Из-за этого у меня отняли ребенка: три жуткие реальные истории об алкоголизме

Три героини поделились с нами своими непростыми историями об алкоголизме

VOICE
Ешь, пей, танцуй Ешь, пей, танцуй

Ереван — одно из самых трендовых направлений года.

Robb Report
Эдгар Шабанов Эдгар Шабанов

Эдгар Шабанов за последние полтора года привез в Россию 300 новых брендов

Собака.ru
«Профориентационные туристические маршруты помогут привлекать кадры» «Профориентационные туристические маршруты помогут привлекать кадры»

Чем промышленный туризм интересен бизнесу

РБК
Русский рыболовный корабль попал в шторм. Рецензия на фильм «Снегирь» Русский рыболовный корабль попал в шторм. Рецензия на фильм «Снегирь»

Почему новый фильм «Снегирь» Бориса Хлебникова можно назвать политическим

СНОБ
Все на речку! 8 поразительных преимуществ плавания, о которых вы даже не догадывались Все на речку! 8 поразительных преимуществ плавания, о которых вы даже не догадывались

Плавание: плюсом к подтянутой фигуре вы получите еще и крепкое здоровье

ТехИнсайдер
Самая массивная черная дыра: абсолютный чемпион Самая массивная черная дыра: абсолютный чемпион

Чемпион среди черных дыр — его масса превышает массу Солнца в 40 000 000 000 раз

ТехИнсайдер
Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»? Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»?

Получилось ли у фильма «Человек-паук: Паутина вселенных» задрать планку?

Правила жизни
Киноляпы известных фильмов, ставшие «фирменными фишками» Киноляпы известных фильмов, ставшие «фирменными фишками»

Знаменитые «не баг, а фича!» в кино

Maxim
Как ликерные вина стали самой многострадальной категорией российского виноделия Как ликерные вина стали самой многострадальной категорией российского виноделия

Мы живем в стране победившего портвейна

Forbes
Милые дикие кошки, которые на самом деле опасные и кровожадные Милые дикие кошки, которые на самом деле опасные и кровожадные

Даже не вздумайте гладить этих котеек!

Maxim
Маникюрное табу: не используй этот лак для ногтей, если тебе 50 лет или больше Маникюрное табу: не используй этот лак для ногтей, если тебе 50 лет или больше

Есть лак, который не стоит использовать, если ты разменяла шестой десяток лет

VOICE
Этот невероятно точный тест расскажет о вас то, о чем вы даже не догадывались! Просто взгляните на картинку... Этот невероятно точный тест расскажет о вас то, о чем вы даже не догадывались! Просто взгляните на картинку...

Этот тест раскроет черты характера, которые вы в себе не замечали

ТехИнсайдер
Хочу спать! Хочу спать!

Почему возникает сонливость днем и где найти энергию, необходимую для работы?

Лиза
Самые популярные мужские вопросы про косметические процедуры Самые популярные мужские вопросы про косметические процедуры

Основные  вопросы на косметологические услуги от мужчин звучат примерно так

Maxim
Утро начинается не только с кофе: 7 напитков, которые зарядят вас энергией на весь день Утро начинается не только с кофе: 7 напитков, которые зарядят вас энергией на весь день

Наскучил кофе? Попробуйте заменить его этими напитками

ТехИнсайдер
Почему березу считают символом России? Почему березу считают символом России?

Почему же в культурном пространстве береза стала символом именно русского народа

Культура.РФ
Родителям на заметку! Речь взрослых влияет на когнитивное развитие ребенка Родителям на заметку! Речь взрослых влияет на когнитивное развитие ребенка

Родители, которые разговаривают со своими младенцами, улучшают развитие их мозга

ТехИнсайдер
Открыть в приложении